Вычисление концентрации вредных веществ
Определение необходимости проведения измерений производственных воздействий
Зная производительность вентиляции и скорость попадания вредных веществ в воздух, часто можно провести вычисления для определения того, не происходит ли нарушения стандартов (по охране труда, то есть - превышения ПДК/PEL). Например, предположим, что за 8 часов происходит испарение 4 галлонов (~18.2 литра) метилэтилкетона, а производительность разбавляющей (общеобменной) вентиляции ~17 тыс м3/час. Используя уравнение из (2-4) получим:
Оценка концентрации (единицы измерения - ppm, частей на миллион по объёму) =
403 * (а) * (106) * (b) * (К) / { (с) * (d) }, где
(а) - удельная плотность растворителя,
(b) - расход растворителя, пинт (~0.473 л) за час,
(с) – молярный вес растворителя,
(d) - производительность вентиляции, куб футов (~28 л) за час.
В (2-4) приводятся значения молярных масс и плотностей многих растворителей. Также, у многих вредных веществ, работа с которыми регулируется федеральными стандартами по охране труда, в приложении В (в 29 CFR 1910) - Substance Technical Guidelines приводится информация о плотности и молярном весе.
К - это коэффициент безопасности, который нужно использовать, чтобы учитывать неравномерность перемешивания вещества в помещении, расположение вентиляторов, близость сотрудников к источнику загрязнения и т. д. В (2-4) сказано, что обычно используют К = 3÷10 при работе разбавляющей (общеобменной) вентиляции. Но в нашем случае для достижения цели такие значения К могут оказаться недостаточно большими. Коэффициент К можно считать приближённым отношением концентрации в зоне дыхания во время работы к концентрации в воздухе помещения.
Gonzales et al (2-5) провёл исследование, выпуская в воздух аэрозоль диоктилфталата в одном месте комнаты (6*6*2 м). Воздухообмен в помещении был 6, 9 и 12 [1/час], а воздух подавался через воздухораспределитель, занимавший всю стену - равномерно и однородно. Во всех случаях концентрация диоктилфталата на расстоянии 1.2-3 м от источника аэрозоля в вероятной зоне дыхания достигала до 4% от концентрации у источника загрязнения. В то же время, ближе к источнику и на 61 см выше него, измеренная концентрация в воздухе помещения достигала от 0.04 до 0.6% от концентрации источника. Отношение концентраций в зоне дыхания к концентрации в помещении ~100 - не редкость.
Поэтому, если сотрудник находится близко к источнику (до 3 м), и особенно - если ниже него по потоку воздуха, то значение К=100 следует обоснованно считать консервативным. В других случаях можно использовать К=10. Написанное выше применяется только если не используется правильно спроектированная и адекватно работающая местная вытяжная вентиляция, а для снижения загрязнённости воздуха используется разбавление и перемешивание.
Если К=10, то в примере с кетоном получим:
403 * (0.81) * (106) * (4) * (10) / { (72) * (600 000) } = 300 ppm
Для метилэтилкетона соответствующий стандарт ограничивает среднесменную концентрацию 200 ppm. Для измерения воздействия нужно выбрать того сотрудника, который подвергается наибольшему риску - работая ближе всех к источнику (ёмкости с кетоном и т. п.). Как описано в главе 3, нужно провести измерение воздействия так, чтобы оно соответствовало характерному максимально-вероятному. (Допущения), сделанные при этом вычислении ранее, должны быть очень консервативны, так как К=1 предполагает, что происходит полное перемешивание, что недостижимо, и можно ожидать, что около источника загрязнения концентрация будет в 10÷100 раз выше средней по помещению.
Если помещение ''закрытое'', или если воздухообмен неизвестен (или он очень маленький), можно сделать консервативное предположение, что воздухообмен = 1 [1/час]. Так как вероятно, что воздух в помещении будет плохо перемешиваться, то лучше взять К=50. Получим:
концентрация (ppm) = 403 * (плотность) * (106) * (расход растворителя, пинт/час) * (50) / { (молярная масса) * (объём помещения, куб футов) }
Если метилэтилкетон используется в не вентилируемом помещении при расходе 1 пинта (~0.473 л) за 8-часовую смену, а объём помещения (6*6*3 м) =108 м3 (=4000 куб футов), то получим:
403 * (0.81) * (106) * (0.125) * (50) / { (72) * (4000) } = 7100 ppm
Этот случай соответствует максимальному воздействию на рабочего, как описано в главе 3.
Hemen (2-6) привёл более сложное уравнение для обычного разбавления у точечных, линейных и поверхностных источников. Эти уравнения очень полезны для оценки концентраций, которые преобладают в зоне дыхания во время работы сотрудников, когда те выполняют задания, когда испарение происходит на небольшом расстоянии (несколько футов / 0.3 м) от их зоны дыхания. В этом случае концентрация в зоне дыхания может быть большой, а в помещении - низкой. В (2-6) также приводятся оценки для типичных расходов растворителей, когда их расход неизвестен. Ниже приводится перечень расходов растворителей при их различном применении:
Вид работы
Пинт в минуту на 1 сотрудника
Нанесение состава вручную маленькой кистью
0.02 ÷ 0.03
Нанесение состава вручную большой кистью
0.02
Работа кистью вручную
при необычно высокой максимальной скорости
0.75 ÷ 1.5
Механическое нанесение покрытий
1/3 ÷ 2
Механизированная окраска распылением
0.25÷0.5
Более точную информацию о расходе растворителя можно получить у рабочего, или у бригадира.
Полезная информация:
Определение необходимости проведения измерений производственных воздействий
Зная производительность вентиляции и скорость попадания вредных веществ в воздух, часто можно провести вычисления для определения того, не происходит ли нарушения стандартов (по охране труда, то есть - превышения ПДК/PEL). Например, предположим, что за 8 часов происходит испарение 4 галлонов (~18.2 литра) метилэтилкетона, а производительность разбавляющей (общеобменной) вентиляции ~17 тыс м3/час. Используя уравнение из (2-4) получим:
Оценка концентрации (единицы измерения - ppm, частей на миллион по объёму) =
403 * (а) * (106) * (b) * (К) / { (с) * (d) }, где
(а) - удельная плотность растворителя,
(b) - расход растворителя, пинт (~0.473 л) за час,
(с) – молярный вес растворителя,
(d) - производительность вентиляции, куб футов (~28 л) за час.
В (2-4) приводятся значения молярных масс и плотностей многих растворителей. Также, у многих вредных веществ, работа с которыми регулируется федеральными стандартами по охране труда, в приложении В (в 29 CFR 1910) - Substance Technical Guidelines приводится информация о плотности и молярном весе.
К - это коэффициент безопасности, который нужно использовать, чтобы учитывать неравномерность перемешивания вещества в помещении, расположение вентиляторов, близость сотрудников к источнику загрязнения и т. д. В (2-4) сказано, что обычно используют К = 3÷10 при работе разбавляющей (общеобменной) вентиляции. Но в нашем случае для достижения цели такие значения К могут оказаться недостаточно большими. Коэффициент К можно считать приближённым отношением концентрации в зоне дыхания во время работы к концентрации в воздухе помещения.
Gonzales et al (2-5) провёл исследование, выпуская в воздух аэрозоль диоктилфталата в одном месте комнаты (6*6*2 м). Воздухообмен в помещении был 6, 9 и 12 [1/час], а воздух подавался через воздухораспределитель, занимавший всю стену - равномерно и однородно. Во всех случаях концентрация диоктилфталата на расстоянии 1.2-3 м от источника аэрозоля в вероятной зоне дыхания достигала до 4% от концентрации у источника загрязнения. В то же время, ближе к источнику и на 61 см выше него, измеренная концентрация в воздухе помещения достигала от 0.04 до 0.6% от концентрации источника. Отношение концентраций в зоне дыхания к концентрации в помещении ~100 - не редкость.
Поэтому, если сотрудник находится близко к источнику (до 3 м), и особенно - если ниже него по потоку воздуха, то значение К=100 следует обоснованно считать консервативным. В других случаях можно использовать К=10. Написанное выше применяется только если не используется правильно спроектированная и адекватно работающая местная вытяжная вентиляция, а для снижения загрязнённости воздуха используется разбавление и перемешивание.
Если К=10, то в примере с кетоном получим:
403 * (0.81) * (106) * (4) * (10) / { (72) * (600 000) } = 300 ppm
Для метилэтилкетона соответствующий стандарт ограничивает среднесменную концентрацию 200 ppm. Для измерения воздействия нужно выбрать того сотрудника, который подвергается наибольшему риску - работая ближе всех к источнику (ёмкости с кетоном и т. п.). Как описано в главе 3, нужно провести измерение воздействия так, чтобы оно соответствовало характерному максимально-вероятному. (Допущения), сделанные при этом вычислении ранее, должны быть очень консервативны, так как К=1 предполагает, что происходит полное перемешивание, что недостижимо, и можно ожидать, что около источника загрязнения концентрация будет в 10÷100 раз выше средней по помещению.
Если помещение ''закрытое'', или если воздухообмен неизвестен (или он очень маленький), можно сделать консервативное предположение, что воздухообмен = 1 [1/час]. Так как вероятно, что воздух в помещении будет плохо перемешиваться, то лучше взять К=50. Получим:
концентрация (ppm) = 403 * (плотность) * (106) * (расход растворителя, пинт/час) * (50) / { (молярная масса) * (объём помещения, куб футов) }
Если метилэтилкетон используется в не вентилируемом помещении при расходе 1 пинта (~0.473 л) за 8-часовую смену, а объём помещения (6*6*3 м) =108 м3 (=4000 куб футов), то получим:
403 * (0.81) * (106) * (0.125) * (50) / { (72) * (4000) } = 7100 ppm
Этот случай соответствует максимальному воздействию на рабочего, как описано в главе 3.
Hemen (2-6) привёл более сложное уравнение для обычного разбавления у точечных, линейных и поверхностных источников. Эти уравнения очень полезны для оценки концентраций, которые преобладают в зоне дыхания во время работы сотрудников, когда те выполняют задания, когда испарение происходит на небольшом расстоянии (несколько футов / 0.3 м) от их зоны дыхания. В этом случае концентрация в зоне дыхания может быть большой, а в помещении - низкой. В (2-6) также приводятся оценки для типичных расходов растворителей, когда их расход неизвестен. Ниже приводится перечень расходов растворителей при их различном применении:
|
Вид работы |
Пинт в минуту на 1 сотрудника |
|
Нанесение состава вручную маленькой кистью |
0.02 ÷ 0.03 |
|
Нанесение состава вручную большой кистью |
0.02 |
|
Работа кистью вручную при необычно высокой максимальной скорости |
0.75 ÷ 1.5 |
|
Механическое нанесение покрытий |
1/3 ÷ 2 |
|
Механизированная окраска распылением |
0.25÷0.5 |
Более точную информацию о расходе растворителя можно получить у рабочего, или у бригадира.
Полезная информация: